Первый кризис в биологической эволюции

Однако рассматриваемый нами кризис обусловлен не недостаточной скоростью синтеза на матрице полимеров из мономеров, а недостаточно высокой концентрацией именно мономеров. Было бы невероятно счастливым совпадением наличие нужных нам каталитических функций у самих матричных молекул, их способность ускорять процессы синтеза мономеров или разрушения старых полимерных молекул.
Более того, молекулы, способные к конвариантному матричному воспроизведению, должны обладать (для обеспечения совершенства в этой функции) возможно меньшей химической активностью, возможно меньше «ввязываться» в разные химические процессы; их назначение — сохранение уникальных возникших в результате естественного отбора последовательностей мономеров в полимерной цепи. Иными словами, они обеспечивают
Как это ни странно, каталитические свойства нуклеотидов и полинуклеотидов совершенно не изучены. Мы вполне твердо знаем, что биологическими катализаторами служат именно белки, и поэтому даже не начали изучения ферментативных свойств нуклеиновых кислот. Как ясно из приведенных выше соображений, нуклеиновые кислоты должны проявлять каталитические свойства — иначе были бы невозможны первые стадии биологической эволюции.
Наличие специфических каталитических свойств полинуклеотидов следует, возможно, и из того, что большинство современных коферментов близко но химической природе к нуклеотидам или являются нуклеотидами (пиридин, нуклеотиды, флавиннуклеотиды, Ко — А, тиаминпирофосфат, пиридоксальфосфат, УТФ, АТФ и т. д).
наследственность и являются основой изменчивости. Каталитические функции должны быть отделены от них.
Тем не менее возникновение таких катализаторов-ферментов в ходе естественного отбора возможно лишь при условии зависимости синтеза этих катализаторов от последовательности мономеров в полимерной полинуклеотидной цепи. Иными словами, данная последовательность нуклеотидов должна определять свойства катализатора, возникающего на полинуклеотидной матрице.
В силу основного механизма эволюционного совершенствования катализаторы-ферменты по своему происхождению должны представлять собой одномерные нитчатые полимеры. Иначе невозможен постепенный процесс совершенствования катализаторов в результате отбора полезных мутаций, сопряженный с совершенствованием полинуклеотидных матриц.
Химические реакции, избирательный катализ которых необходим для обеспечения должной скорости синтеза матричных копий данного вида, сложны и разнообразны. Соответственно сложными и разнообразными должны быть функциональные свойства ферментов. Требованиям относительно большой реакционной способности, возможности существования в виде полимерных нитчатых молекул отвечают аминокислоты и их полимеры — белки. К тому же, как мы видели, аминокислоты и полипептиды легко возникают спонтанно в планетных условиях. Удовлетворимся земным опытом и будем считать разнообразие из 20 аминокислот достаточным для обеспечения всех свойств ферментов. Главным для нас в данном контексте является вопрос о способе сопряжения синтезов двух полимерных систем — полинуклеотидной и полиаминокислотной (полипептидной). Необходимо, чтобы последовательность аминокислот в полипептидной цепи определялась последовательностью нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Если наличие образующего в результате такого соответствия фермента способствует большей скорости матричного воспроизведения нуклеотидной последовательности данного вида, то и количество этого фермента тоже увеличивается быстрее.
Следовательно, на начальных стадиях эволюции, когда еще не возникли сложные механизмы обеспечения опосредованного соответствия полинуклеотидного и полипептидных синтезов, должна существовать прямая связь между последовательностью нуклеотидов и синтезом полипептидных цепей. Отсюда следует, что полинуклеотидная цепь должна непосредственно влиять на последовательность аминокислот и скорость синтеза полипептидной цепи.
Итак, исходя из общих эволюционных соображений, следует, что такая связь — непосредственный, избирательный катализ образования полипептидной цепи на полинуклеотидной цепи — должна была иметь место. Иначе не может начаться эволюционное совершенствование белков, не способных к самостоятельному матричному воспроизведению и, значит, к самостоятельному участию в процессе эволюции.







Материалы

Яндекс.Метрика